Planejamento Operacional e Cinética do Processo Heterogêneo de Transesterificação de Oleaginosas Em Biodiesel

Abstract

Processaram-se óleos vegetais de soja e girassol via transesterificação catalítica alcalina produzindo-se em meios metílico e etílico biodieseis e o coproduto glicerina. Indicou-se alternativa de processo à transesterificação com metanol, evidenciando-se o uso da matéria disponível etanol. Convergindo para as condições práticas de elevados rendimentos em ésteres, buscou-se estabelecer garantias de produção de biocombustíveis de qualidade com maiores graus de pureza. Operações de transesterificação em batelada foram realizadas de modos isotérmicos em reator de mistura durante 1 h, usando-se os óleos de soja e de girassol pelas rotas metílica e etílica em presença do hidróxido de sódio. Consequência do planejamento experimental (Fatorial 24 e 23) situaram-se as melhores condições de produção de biodiesel por transesterificação alcalina de óleo de soja e óleo de girassol. Via rota metílica com rendimento de 87,3% fixaram-se velocidade de agitação de 200 rpm, razão molar álcool: óleo 4:1, concentração de metóxido de sódio 0,2% e temperatura de 80 ºC, e através da rota etílica com rendimento de 90,4 % manteve-se a velocidade de agitação em 600 rpm, razão molar álcool: óleo 8:1, concentração de etóxido de sódio 1,0% e temperatura de 30º C. Nas condições selecionadas evoluções experimentais em termos dos conteúdos mássicos dos diferentes componentes dos meios reacionais permitiram a identificação dos processos como heterogêneos líquido-líquido, servindo de base para a formulação de um modelo matemático cinético de descrição dos seus comportamentos. As soluções das equações do modelo ajustadas aos resultados experimentais forneceram ordens de grandeza elevadas para as constantes de equilíbrio químico das reações (Keq = 104) nos processos metílico e etílico, as quais indicaram o direcionamento para a produção direta dos ésteres do biodiesel e do coproduto glicerol. Evidenciou-se, com base nos valores dos coeficientes de transferência de massa, que as velocidades de transferência de massa dos triacilgliceróis na fase álcool competiram com as velocidades de reação ou foram controladoras da velocidade do processo.